乘用車寬視野后視鏡設(shè)計(jì)方案

張凱

摘 要：為了減小視野盲區(qū)，輔助駕駛員更好的判斷周圍狀況，提高行駛安全性，研究一種大視野、低失真的后視鏡對(duì)減少交通事故帶來的損失有重要意義。文章提出將后視鏡鏡面分為主視野區(qū)和副視野區(qū)的設(shè)想，通過建立數(shù)學(xué)模型的方法對(duì)該模型進(jìn)行理論分析。通過對(duì)后視鏡鏡面進(jìn)行區(qū)域劃分，使不同的區(qū)域發(fā)揮不同的作用，提高后視鏡視野的利用率，在行車和倒車過程都能起到擴(kuò)大視野的功效。

關(guān)鍵詞：后視鏡；寬視野；區(qū)域劃分

緒論

如果駕駛?cè)藢?duì)周圍環(huán)境的觀察不夠充分或出現(xiàn)偏差，容易由于判斷失誤釀成交通事故[1]。因此設(shè)計(jì)一款能夠拓寬視野的后視鏡，基本解決目前乘用車后視鏡視野不足的問題。將現(xiàn)有后視鏡劃分為不同區(qū)域，使不同區(qū)域發(fā)揮不同作用，提高后視鏡視野的利用率，就可以拓寬后視鏡視野，提高汽車行駛安全性。

1 寬視野后視鏡模型建立

將鏡面分為主視野區(qū)和副視野區(qū)，模型如圖1所示（以靠近駕駛室的左側(cè)外后視鏡為研究對(duì)象）[2]。

其中副視野區(qū)1的主要用來擴(kuò)寬橫向視野，減少盲區(qū)，方便駕駛員進(jìn)行變道等操作，而副視野區(qū)2主要擴(kuò)寬縱向視野，方便駕駛員倒車。

2 寬視野后視鏡設(shè)計(jì)方案

2.1 主視野區(qū)域?qū)挾?/p>

根據(jù)GB15804-2006規(guī)定，M1類外后視鏡的反射面曲率半徑不得小于1200mm。目前市面上多數(shù)小型車輛的外后視鏡曲率半徑在1400～1600mm之間。選定鏡片曲率半徑為1600mm。由公式a=130/（1+1000/r），可確定左側(cè)鏡片的最小視野寬度為80mm[3]。

2.2 副視野區(qū)域?qū)挾?/p>

2.2.1 實(shí)驗(yàn)坐標(biāo)建立。實(shí)驗(yàn)后視鏡的鏡面中心寬度約為180mm和中心高度約為120mm。以實(shí)驗(yàn)員A的眼點(diǎn)平行線與車身左側(cè)的縱向線的垂直交點(diǎn)為該實(shí)驗(yàn)地面的坐標(biāo)原點(diǎn)（0，0）。車身的縱向線為Y軸的正方向，圓點(diǎn)以左的車身的橫向線為X軸正方向，建立一個(gè)實(shí)驗(yàn)坐標(biāo)系。在實(shí)驗(yàn)員眼點(diǎn)的位置可以確認(rèn)后視鏡能夠看到G點(diǎn)（2.5m，10m）。

2.2.2 后視鏡左側(cè)副視野區(qū)的寬度。選用小圓鏡SR150，鏡面直徑50mm，高低坡度1.8cm-0.9cm，通過試驗(yàn)確定小圓鏡拓寬視野的范圍。參照物1在不同坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)視野情況如下：

坐標(biāo)A1（1.8m，5.0m），在鏡面左側(cè)能看到整個(gè)參照物。坐標(biāo)A2（4.7m，5.0m），在小圓鏡左側(cè)能看到整個(gè)參照物。因此，在左側(cè)安裝小圓鏡比未安裝小圓鏡視野范圍在Y=5.0m處擴(kuò)大2.9m。

坐標(biāo)A3（2.7m，7.0m），在鏡面左側(cè)能看到整個(gè)參照物。坐標(biāo)A4（5.2m，7.0m），在小圓鏡左側(cè)能看到整個(gè)參照物。因此，在左側(cè)安裝小圓鏡比未安裝小圓鏡視野范圍在Y=7.0m處擴(kuò)大2.5m。

坐標(biāo)A5（5.0m，9.0m），參照物A在小圓鏡內(nèi)的圖像不清晰。

所得結(jié)論：后視野左側(cè)副視野區(qū)的寬度為50mm的時(shí)候可以擴(kuò)大后視鏡的左側(cè)的視野范圍。距離后視鏡約5-7m的范圍內(nèi)，安裝小圓鏡都能擴(kuò)大視野。距離后視鏡大于9米小圓鏡內(nèi)圖像不清晰。結(jié)合市場(chǎng)成熟的雙曲率后視鏡劃分方法，將整個(gè)鏡面外側(cè)約1/3的寬度劃分為副視野區(qū)[4]。

2.2.3 后視鏡下方副視野區(qū)寬度。Y方向的最小鏡面寬度是120mm，依此確定的最小視野寬度是80mm。因此，以剩余的40mm作為最大寬度，用平面鏡裁出長(zhǎng)度為150mm寬度分別為20mm、30mm和40mm的長(zhǎng)條，并將它們粘貼在后視鏡下方，所得視野情況如下：

在20mm的平面鏡中能看到參照物2對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)為（0，8.0m）。在30mm的平面鏡中能看到參照物2對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)為（0，7.2m）。在40mm的平面鏡中能看到參照物2對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)為（0，5.8m）。

所得結(jié)論：隨著加裝平面鏡寬度逐漸增大，更能看清楚距離原點(diǎn)越近的視野。加裝20mm平面鏡顯示在Y=8.0m處的圖像，輔助倒車作用不佳。加裝寬度為30mm和40mm平面鏡在Y=7.2m和Y=5.8m處視野較為開闊，可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大視野效果。加裝40mm平面鏡效果最佳。

2.4 寬視野后視鏡下方副視野區(qū)旋轉(zhuǎn)角度

在實(shí)驗(yàn)Y軸上（0，5m）處放參照物3（0，4m）處放參照物4（不在視野范圍內(nèi)），現(xiàn)將鏡片寬度為20mm、30mm和40mm的長(zhǎng)條垂直粘貼在后視鏡下方。然后慢慢將鏡片向駕駛員方向抬起一個(gè)角度直到能看到參照物4的完整圖像為止。

2.5 寬視野后視鏡設(shè)計(jì)結(jié)果

3 結(jié)束語

文章提出乘用車寬視野后視鏡的設(shè)計(jì)方案，將后視鏡劃分為主副區(qū)域，并采取不同曲率來擴(kuò)大視野。既能保證主視野區(qū)成像真實(shí)無畸變又能保證副視野區(qū)能夠擴(kuò)大視野范圍?？拷{駛室的左側(cè)外后視鏡將其左側(cè)1/3劃分為副視野區(qū)域，下方選用40mm向駕駛員方向旋轉(zhuǎn)3°能夠?qū)⒑笠曠R視野擴(kuò)大到比較理想的效果。對(duì)于右側(cè)后視鏡，根據(jù)對(duì)稱原則，將其右側(cè)1/3劃分為副視野區(qū)域，下方選用40mm向駕駛員方向旋轉(zhuǎn)3°，亦能夠?qū)⒑笠曠R視野擴(kuò)大到比較理想的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]王宜.淺談外后視鏡自動(dòng)折疊系統(tǒng)設(shè)計(jì)及故障解決對(duì)策[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，12

[2]葛如海，高宏范.基于.ABAQUS的汽車后視鏡視野穩(wěn)定性仿真分析[J].重慶交通大學(xué)（自然科學(xué)版），2013，2.

[3]邱翔，李萍.小型汽車外后視鏡的設(shè)計(jì)[J].裝備制造技，2010，1.

[4]毛文煒，王東生，殷純永，等.Bézier曲面后視鏡[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1998，38（2）：62-64.